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特開2024-155284モータ及びそれを備えた電動圧縮機

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155284

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】モータ及びそれを備えた電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

H02K 3/52 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

H02K3/52 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069889

(22)【出願日】2023-04-21

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098361

【弁理士】

【氏名又は名称】雨笠敬

(72)【発明者】

【氏名】本間郁人

【テーマコード（参考）】

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H604AA08

5H604BB01

5H604BB10

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604DA14

5H604DB03

5H604PB03

5H604PC01

5H604PC03

5H604QB04

5H604QB17

(57)【要約】

【課題】細い径のマグネットワイヤでも容易且つ安定的にバスバーユニットをステータに固定することができるモータを提供する。
【解決手段】モータのステータ２１を構成するインシュレータ２７は、外面に形成された軸方向に伸びる複数の溝３１と、複数の凹部を有し、バスバーユニット２６は、インシュレータ２７の各溝３１に進入してバスバーユニット２６とステータ２１との位置決めを行う複数の位置決め部４７と、インシュレータ２７の各凹部に嵌合してバスバーユニット２６をステータ２１に固定する複数の固定部を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアと当該コアに設けられてマグネットワイヤが巻回されるインシュレータを備えたステータと、該ステータの各スロットから出る前記マグネットワイヤと三相端子を電気的に接続するバスバーを樹脂モールドして成るバスバーユニットを備えたモータにおいて、
前記インシュレータは、外面に形成された軸方向に伸びる複数の溝と、複数の凹部を有し、
前記バスバーユニットは、前記インシュレータの各溝に進入して前記バスバーユニットと前記ステータとの位置決めを行う複数の位置決め部と、前記インシュレータの各凹部に嵌合して前記バスバーユニットを前記ステータに固定する複数の固定部を備えたことを特徴とするモータ。

【請求項2】

前記インシュレータの凹部は、前記複数の溝内にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。

【請求項3】

前記バスバーユニットは、円環部と、該円環部から放射状に延びる複数の脚部を有し、
各脚部の先端に前記位置決め部が形成され、各位置決め部に前記固定部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２に記載のモータ。

【請求項4】

前記バスバーユニットの各脚部には、前記ステータの各スロットから出る前記マグネットワイヤに対応する前記バスバーの脚部がそれぞれ埋設されており、
バスバーの各脚部先端には、前記樹脂から突出した溶接接続部が形成され、
前記ステータの各スロットから出る前記マグネットワイヤは前記溶接接続部に溶接され、電気的に接続されることを特徴とする請求項３に記載のモータ。

【請求項5】

前記バスバーの溶接接続部を被覆するカバーを備えたことを特徴とする請求項４に記載のモータ。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載のモータと圧縮要素を容器内に収納して成ることを特徴とする電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータの各スロットから出るマグネットワイヤを、樹脂モールドされたバスバーユニットにて三相端子に接続するモータ及びそれを備えた電動圧縮機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より電動圧縮機の圧縮要素を駆動するためのモータは、ステータとこのステータの内側で回転するロータにより構成されている。このうちステータは、電磁鋼板を積層してなるコアと、このコアから径方向に突出する複数のティースと、各ティースに巻装されたマグネットワイヤから構成されるが、コアとマグネットワイヤは絶縁する必要があることから、コアの端部には絶縁性の樹脂から構成されたインシュレータが設けられ、マグネットワイヤをこのインシュレータに巻回することで、コアとマグネットワイヤの絶縁が図られていた。

【0003】

また、ステータの端部（リード側）には金属製のバスバーを樹脂モールドしたバスバーユニットが設けられ、ステータの各スロットから出るマグネットワイヤと三相端子（インバータに接続される端子）とを電気的に接続していた。この場合、従来ではマグネットワイヤとバスバーとの溶接による固定力でバスバーユニットをステータに固定していたが、それでは太い径のマグネットワイヤでしか保持することができず、細い径のマグネットワイヤでは保持力が低下する問題があった。

【0004】

そこで、バスバーユニット（下記特許文献１では接続要素）をステータのインシュレータに係合させて取り付ける構造も提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６１７８８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１ではバスバーユニットの内側に形成した複数の止め具要素をステータに形成された複数の止め具要素に係合させる構成であったため、組立作業性が極めて悪いものであった。また、ステータに対するバスバーユニットの位置決めも難しく、各スロットから出る複数のマグネットワイヤとバスバーとの実際の接続作業も困難となっていた。

【0007】

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、細い径のマグネットワイヤでも容易且つ安定的にバスバーユニットをステータに固定することができるモータ及びそれを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明のモータは、コアと当該コアに設けられてマグネットワイヤが巻回されるインシュレータを備えたステータと、このステータの各スロットから出るマグネットワイヤと三相端子を電気的に接続するバスバーを樹脂モールドして成るバスバーユニットを備えたものにおいて、インシュレータは、外面に形成された軸方向に伸びる複数の溝と、複数の凹部を有し、バスバーユニットは、インシュレータの各溝に進入してバスバーユニットとステータとの位置決めを行う複数の位置決め部と、インシュレータの各凹部に嵌合してバスバーユニットをステータに固定する複数の固定部を備えたことを特徴とする。

【0009】

請求項２の発明のモータは、上記発明においてインシュレータの凹部は、複数の溝内にそれぞれ形成されていることを特徴とする。

【0010】

請求項３の発明のモータは、上記発明においてバスバーユニットは、円環部と、この円環部から放射状に延びる複数の脚部を有し、各脚部の先端に位置決め部が形成され、各位置決め部に固定部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

【0011】

請求項４の発明のモータは、上記発明においてバスバーユニットの各脚部には、ステータの各スロットから出るマグネットワイヤに対応するバスバーの脚部がそれぞれ埋設されており、バスバーの各脚部先端には、樹脂から突出した溶接接続部が形成され、ステータの各スロットから出るマグネットワイヤは溶接接続部に溶接され、電気的に接続されることを特徴とする。

【0012】

請求項５の発明のモータは、上記発明においてバスバーの溶接接続部を被覆するカバーを備えたことを特徴とする。

【0013】

請求項６の電動圧縮機は、上記各発明のモータと圧縮要素を容器内に収納して成ることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、コアと当該コアに設けられてマグネットワイヤが巻回されるインシュレータを備えたステータと、このステータの各スロットから出るマグネットワイヤと三相端子を電気的に接続するバスバーを樹脂モールドして成るバスバーユニットを備えたモータにおいて、インシュレータの外面に軸方向に伸びる複数の溝を形成すると共に、複数の凹部を形成し、バスバーユニットには、インシュレータの各溝に進入してバスバーユニットとステータとの位置決めを行う複数の位置決め部と、インシュレータの各凹部に嵌合してバスバーユニットをステータに固定する複数の固定部を設けたので、インシュレータの各凹部とバスバーユニットの各固定部との嵌合によって、マグネットワイヤに荷重をかけること無く、バスバーユニットをステータに固定することができるようになる。これにより、細い径のマグネットワイヤを使用することが可能となり、請求項６の発明の如き電動圧縮機に極めて有効なものとなる。

【0015】

特に、インシュレータの外面に軸方向に延びる溝を複数形成し、バスバーユニットの複数の位置決め部をインシュレータの各溝に進入させるようにしたので、バスバーユニットの位置決め部を軸方向からインシュレータの溝に進入させることでステータに対するバスバーユニットの位置決めを行うことができるようになり、組立作業性も改善される。

【0016】

この場合、請求項２の発明の如くインシュレータの凹部を、複数の溝内にそれぞれ形成すれば、位置決め部によるバスバーユニットの位置決めと、固定部によるステータへの固定を一連の動作のなかで同時に行うことが可能となり、更なる組立作業性の改善を図ることができるようになる。

【0017】

また、請求項３の発明の如くバスバーユニットを、円環部と、この円環部から放射状に延びる複数の脚部から構成し、各脚部の先端に位置決め部を形成すると共に、各位置決め部に固定部をそれぞれ形成することで、位置決め部に位置決めと固定の二つの機能を持たせることができるようになり、バスバーユニットの形状を簡素化しながら、請求項２の発明による組立作業性の更なる改善を効果的に実現することができるようになる。

【0018】

更に、請求項４の発明の如くバスバーユニットの各脚部に、ステータの各スロットから出るマグネットワイヤに対応するバスバーの脚部をそれぞれ埋設し、バスバーの各脚部先端には、樹脂から突出した溶接接続部を形成し、ステータの各スロットから出るマグネットワイヤを溶接接続部に溶接して、電気的に接続するようにすれば、マグネットワイヤとバスバーの電気的接続も容易に行うことができるようになる。

【0019】

更にまた、請求項５の発明の如くバスバーの溶接接続部を被覆するカバーを設ければ、マグネットワイヤとバスバーの接続部分の絶縁性能の向上を図ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明のモータを搭載した一実施形態の電動圧縮機の概略縦断側面図である。

【図2】図１のモータを構成するステータ及びバスバーユニットの斜視図である。

【図3】図２のステータ及びバスバーユニットの分解斜視図である（実施例１、実施例２）。

【図4】図２のバスバーユニットのバスバーを除くモールド樹脂部分のみの斜視図である。

【図5】図４のバスバーユニットの位置決め部の拡大断面図である。

【図6】図４のバスバーユニットのバスバーの一例の斜視図である。

【図7】図４のバスバーユニットのバスバーの他の例の斜視図である。

【図8】図２のバスバーユニットの斜視図である。

【図9】図８のバスバーユニットの溶接接続部の拡大斜視図である。

【図10】図２のステータとバスバーユニットの位置決め部における拡大断面図である。

【図11】図２のステータとバスバーユニットの位置決め部における拡大斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明のモータ４を搭載した実施例の電動圧縮機１の概略縦断側面図、図２はモータ４のステータ２１とバスバーユニット２６の斜視図、図３は図２の分解斜視図をそれぞれ示している。

【0022】

図１において、実施例の電動圧縮機１は、容器２内にスクロール圧縮要素３と本発明のモータ４を収納してなるインバータ一体型スクロール式電動圧縮機である。圧縮要素の実施例としてのスクロール圧縮要素３は、容器２に固定された固定スクロール６と、モータ４の回転軸８により、固定スクロール６に対して回転せずに公転運動される可動スクロール７とから成り、固定スクロール６に形成された渦巻き状のラップ１１と可動スクロール７に形成された渦巻き状のラップ１２とが噛み合うように配置されている。

【0023】

容器２内には図示しない冷媒導入通路から冷媒が導入され、両ラップ１１、１２間に構成される圧縮室に外側から吸い込まれる。この圧縮室は可動スクロール７の公転運動により中心に向けて狭くなるため、吸い込まれた冷媒は圧縮され、中心部から吐出室１４、図示しない冷媒吐出通路を経て吐出されることになる。また、容器２内は低圧となるため、モータ４の周囲にも冷媒が通過することになり、この冷媒でモータ４は冷却されるかたちとなる。

【0024】

次に、本発明のモータ４について説明する。実施例のモータ４は永久磁石同期モータであり、複数枚の電磁鋼板を積層して成るコア２２と細い径のマグネットワイヤ２３（巻線）とインシュレータ２７から成るステータ２１と、回転軸８に固定されてステータ２１の内側で回転する磁石内蔵型のロータ２４（これも複数枚の電磁鋼板を積層して成る）等から構成されている。

【0025】

ステータ２１のコア２２は、図３に示されるように複数（極数に応じた数。実施例では１２個）のティース２８を有しており、各ティース２８間のスロット２９は、中心方向に向けて開放した形状とされている。インシュレータ２７はコア２２の端部に取り付けられ、マグネットワイヤ２３はこのインシュレータ２７に巻回される。これにより、インシュレータ２７はコア２２に固定され、コア２２とマグネットワイヤ２３の間にインシュレータ２７が位置して絶縁されることになる。尚、インシュレータ２７は、実施例ではＬＣＰ、ＰＰＳ、又は、ＰＢＴ等の絶縁性の合成樹脂の射出成型により環状に形成されている。

【0026】

コア２２の各ティース２８に対応する位置におけるインシュレータ２７の外面には、ステータ２１の軸方向に延びる溝３１が複数（実施例では計１２箇所）形成されている。更に、各溝３１内のコア２２とは反対側の位置には、凹部３２がそれぞれ形成されている。尚、実施例では凹部３２を貫通した矩形状の孔から構成しているが、底を有する矩形状の凹みで構成してもよい。

【0027】

尚、容器２の端部には、図１に示す如くモータ４を駆動するためのインバータ３４を収容するインバータ室４０が形成されており、このインバータ室４０の底壁を貫通するように三相端子３３が取り付けられ、この三相端子３３の一端は、インバータ３４に接続されている。

【0028】

次に、上記ステータ２１に固定されるバスバーユニット２６とカバー３０について説明する。バスバーユニット２６は、ステータ２１のコア２２の各スロット２９から出るマグネットワイヤ２３と、上記三相端子３３の他端を集約して電気的に接続するための接続部材であり、図６や図７に示す如き形状の金属製（導電性部材）のバスバー３６を、図４に示す如き形状となる樹脂３７（絶縁性の硬質樹脂）でモールドしたものである。尚、図６はマグネットワイヤ２３が直列配線である場合のバスバー、図７は並列配線の場合のバスバーの例を示している。

【0029】

実施例の場合、バスバー３６は円環部３８と、この円環部３８から放射状に延びる複数の脚部３９と、各脚部３９の先端を直角に曲げて形成された溶接接続部４１を一体に備えている。脚部３９は実施例の各スロット２９から出るマグネットワイヤ２３の本数２４に対応して２４本形成されると共に、各脚部３９は二本ずつ一組（計１２組）とされ、各組の脚部３９の先端が、それぞれ離間する方向に直角に曲げられて溶接接続部４１（計２４箇所）が形成されている。

【0030】

そして、このバスバー３６は樹脂３７によりモールドされ（インサータ成形）、バスバー３６と樹脂３７とが一体化されたバスバーユニット２６とされている。この場合、バスバー３６の円環部３８はバスバーユニット２６の円環部４２内に埋設され、各脚部３９はバスバーユニット２６の円環部４２から放射状に延びる１２個の脚部４３内に埋設されたかたちとなる。但し、各溶接接続部４１はバスバーユニット２６の各脚部４３の先端より少許手前において、樹脂３７から両側方に突出している。

【0031】

また、バスバーユニット２６の円環部４２の所定の位置には、端子接続部４４が三箇所形成されており、この端子接続部４３には三相端子３３の他端が差し込まれてバスバー３６と電気的に接続される。

【0032】

更に、バスバーユニット２６の各脚部４３の先端には、位置決め部４７がそれぞれ形成されている。この位置決め部４７の詳細形状は図５、図８～図１１に示される。位置決め部４７は、インシュレータ２７の溝３１と略同等の幅を有して当該溝３１内に進入可能な係合部５１と、この係合部５１の先端内側に突出形成された爪状の固定部５２と、係合部５１の基部から幅が拡開した拡幅部５３から構成されている。

【0033】

そして、バスバーユニット２６の各位置決め部４７の係合部５１をインシュレータ２７の各溝３１内に軸方向から進入させると、やがて固定部５２が凹部３２内に嵌合する。このとき、溝３１はインシュレータ２７の外面に軸方向に伸びるかたちで形成されているので、各位置決め部４７を各溝３１に軸方向から容易に進入させることができる。

【0034】

固定部５２が凹部３２内に嵌合した状態で、拡幅部５３はインシュレータ２７のコア２２とは反対側の面に当接する。この係合部５１と溝３１との係合により、バスバーユニット２６の周方向への移動が阻止されると共に、固定部５２と凹部３２との嵌合、及び、拡幅部５３とインシュレータ２７との当接により、バスバーユニット２６の軸方向への移動も阻止され、バスバーユニット２６のステータ２１に対する位置決めと固定が同時に成されることになる。

【0035】

このようにバスバーユニット２６をインシュレータ２７に位置決めして固定した後、図９に示す如く各スロット２９から出るマグネットワイヤ２３をバスバー３６の溶接接続部４１に溶接する。その際、マグネットワイヤ２３は図９に右側に示す如く溶接接続部４１に巻回するか、左側に示す如く溶接接続部４１を折り曲げてマグネットワイヤ２３を挟み込むことで、マグネットワイヤ２３を溶接接続部４１に仮止めする。

【0036】

このようにマグネットワイヤ２３を溶接接続部４１に溶接接続した後、カバー３０にて溶接接続部４１を被覆する。このカバー３０は絶縁性の硬質樹脂から成形され、図３に示されるような円環状を呈している。このカバー３０で溶接接続部４１を被覆することで絶縁が図られるが、内側に樹脂（図示せず）を充填してモールドしてもよい。

【0037】

以上詳述した如く本発明では、インシュレータ２７の外面に軸方向に伸びる複数の溝３１を形成すると共に、複数の凹部３２を形成し、バスバーユニット２６には、インシュレータ２７の各溝３１に進入してバスバーユニット２６とステータ２１との位置決めを行う複数の位置決め部４７と、インシュレータ２７の各凹部３２に嵌合してバスバーユニット２６をステータ２１に固定する複数の固定部５２を設けたので、インシュレータ２７の各凹部３２とバスバーユニット２６の各固定部５２との嵌合によって、マグネットワイヤ２３に荷重をかけること無く、バスバーユニット２６をステータ２１に固定することができるようになる。これにより、実施例の如く細い径のマグネットワイヤ２３を使用することが可能となり、実施例の如き電動圧縮機１に極めて有効なものとなる。

【0038】

特に、インシュレータ２７の外面に軸方向に延びる溝３１を複数形成し、バスバーユニット２６の複数の位置決め部４７をインシュレータ２７の各溝３１に進入させるようにしたので、バスバーユニット２６の位置決め部４７を軸方向からインシュレータ２７の溝３１に進入させることでステータ２１に対するバスバーユニット２６の位置決めを行うことができるようになり、組立作業性も改善される。

【0039】

この場合、実施例ではインシュレータ２７の凹部３２を、複数の溝３１内にそれぞれ形成しているので、位置決め部４７によるバスバーユニット２６の位置決めと、固定部５２によるステータ２１への固定を一連の動作のなかで同時に行うことが可能となり、更なる組立作業性の改善を図ることができるようになる。

【0040】

また、実施例ではバスバーユニット２６を、円環部４２と、この円環部４２から放射状に延びる複数の脚部４３から構成し、各脚部４３の先端に位置決め部４７を形成すると共に、各位置決め部４７に固定部５２をそれぞれ形成しているので、位置決め部４７に位置決めと固定の二つの機能を持たせることができるようになり、バスバーユニット２６の形状を簡素化しながら、組立作業性の更なる改善を効果的に実現することができるようになる。

【0041】

更に、実施例ではバスバーユニット２６の各脚部４３に、ステータ２１の各スロット２９から出るマグネットワイヤ２３に対応するバスバー３６の脚部３９をそれぞれ埋設し、バスバー３６の各脚部３９の先端には、樹脂３７から突出した溶接接続部４１を形成し、ステータ２１の各スロット２９から出るマグネットワイヤ２３を溶接接続部４１に溶接して、電気的に接続するようにしたので、マグネットワイヤ２３とバスバー３６の電気的接続も容易に行うことができるようになる。

【0042】

更にまた、実施例ではバスバー３６の溶接接続部４１を被覆するカバー３０を設けているので、マグネットワイヤ２３とバスバー３６の接続部分の絶縁性能の向上を図ることができるようになる。

【0043】

尚、実施例では本発明を電動圧縮機１のモータ４に適用したが、請求項６以外の発明ではそれに限らず、バスバーユニットを備えた各種モータに本発明は有効である。

【符号の説明】

【0044】